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[IT뉴스]국내 연구진, 잎의 노화 시작을 결정하는 ‘분자 스위치’ 발견

온카뱅크관리자

2025-10-27 08:57:33

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> DGIST, 식물 잎 노화 조절하는 핵심 RNA 기전 최초 규명 연구팀 “작물 생산성 향상 기대” 
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 <img alt="식물 잎 노화를 결정하는 새로운 분자 조절 기전을 세계 최초로 규명한 DGIST 연구진들. ⓒDGIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/27/dailian/20251027085716518pdhp.png" data-org-width="647" dmcf-mid="tLVBbob0tb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/27/dailian/20251027085716518pdhp.png" width="658">
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 식물 잎 노화를 결정하는 새로운 분자 조절 기전을 세계 최초로 규명한 DGIST 연구진들. ⓒDGIST
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 대구경북과학기술원(DGIST, 총장 이건우) 뉴바이올로지학과 임평옥, 이종찬, 김민식 교수 공동 연구팀이 식물 잎 노화를 결정하는 새로운 분자 조절 기전을 규명했다.
 연구팀은 핵에서 생성된 RNA가 엽록체로 이동해 잎의 노화 여부를 결정하는 ‘스위치’ 역할을 수행하는 원리를 세계 최초로 밝혀냈다. 해당 연구 결과는 식물학 분야 권위 학술지 Nature Plants(IF 13.6)에 최근 게재됐다.
 RNA(리보핵산, Ribonucleic Acid)는 생명체를 이루는 4가지 주요 물질 중 하나다. DNA와 함께 생명의 기본적인 유전 정보 전달에 핵심적인 역할을 하는 고분자 화합물이다.
 RNA는 일반적으로 단일 가닥으로 존재하며, 주로 세포 내에서 DNA 정보를 복사해 단백질 합성 등 다양한 생명 현상에 참여한다.
 식물 잎의 엽록체는 광합성을 통해 성장에 필요한 에너지를 제공한다. 그러나 노화 단계에 접어들면 스스로 분해돼 종자나 줄기, 뿌리 등 에너지원으로 전환된다.
 이는 식물의 생존 전략과 밀접하게 연관된 과정이다. 지금까지 엽록체 기능이 변경되는 정확한 분자적 조절 원리는 명확히 밝혀지지 않았다.
 연구팀은 모델식물 애기장대를 이용해 엽록체 내 유전자 발현 패턴과 유사한 양상을 보이는 긴 비번역 RNA(long non-coding RNA, lncRNA)를 분석하던 중, 새로운 조절 인자 ‘CHLORELLA RNA’를 찾아냈다.
 긴 비번역 RNA는 단백질을 만들지 않지만 세포 속에서 유전자 발현을 조절하거나 신호를 전달하는 긴 RNA 분자다. 즉, 단백질 설계도를 직접 만들지 않고 다른 유전자들이 어떻게 작동할지를 조율하는 ‘지휘자 역할’을 한다.
 고분해능 질량분석과 단일분자 이미징 기술을 결합한 결과, CHLORELLA RNA는 핵에서 전사된 뒤 세포질을 거쳐 엽록체로 이동하며, 엽록체 내 RNA 중합효소 복합체(PEP complex) 단백질과 결합해 엽록체 전사 조절 활성에 영향을 미치는 것으로 확인됐다.
 이 RNA의 발현 수준이 엽록체의 기능 전환, 나아가 잎의 노화 시점을 결정하는 주요 요인으로 작용한다는 점을 제시했다.
 또 연구진은 광합성 관련 유전자의 활성화에 관여하는 GLK(Golden2-Like) 전사인자가 CHLORELLA RNA 발현을 직접 조절한다는 사실을 규명했다.
 성장기에는 GLK 활성이 높아 CHLORELLA RNA 발현을 촉진, 광합성 기능을 유지하지만, 노화가 시작되면 GLK의 활성이 저하되어 RNA 발현이 감소하면서 엽록체 분해로 전환된다는 것이다.
 임평옥 교수는 “긴 비번역 RNA가 시공간적으로 어떻게 식물 노화에 관여하는지를 분자 수준에서 입증한 첫 사례”라며 “RNA 이동 추적, 단백질 상호작용 분석 등 융합기술을 통해 확보한 이번 결과는 RNA 기반 생명현상 연구의 새로운 방향을 제시한다”고 말했다.
 이어 “엽록체 노화 과정을 제어함으로써 작물의 광합성 효율을 높이고 생산성을 개선하는 응용 연구로 확장할 수 있을 것”이라고 내다봤다.
 이번 연구에는 DGIST 임평옥 교수팀의 강명훈 박사, 이주현 박사, 이종찬 교수팀의 김진광 학생이 공동 제1저자로 참여했다. 또 김민식 교수팀, 곽준명 교수팀, 연세대학교 양성욱 교수팀이 공동 연구에 협력했다. 연구는 한국연구재단의 중견연구자 및 기초연구실 사업 지원으로 수행됐다.
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